Метрологические характеристики средств измерений. Погрешность СИ

Общая структура измерительных приборов

В измерительных приборах выделяют следующие функциональные узлы:

Чувствительный элемент – это часть устройства прибора, непосредственно взаимодействующая с измеряемым объектом. В случае контактных измерений чувствительным элементом является измерительный наконечник.

Преобразование измеренного значения происходит на основе принципа действия прибора.

Отсчетное устройство – это функциональный узел прибора, предназначенный для отсчитывания значений измеряемой величины.

Основной метрологической характеристикой СИ является его погрешность.

Погрешность СИ – разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины

Для рабочего СИ за действительное значение измеряемой величины принимают показание образцового СИ, для образцового СИ - значение, полученное с помощью эталонного СИ.

По характеру проявления погрешности СИ различаются на систематические и случайные.

Систематическая погрешность - это погрешность, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.

Например, если на шкале прибора какой-либо штрих нанесен неправильно, то, сколько бы мы ни измеряли, на этом штрихе всегда будем ошибаться на постоянную (систематическую) величину. Примером систематической погрешности, закономерно изменяющейся во времени, может служить смещение настройки прибора во времени.

Систематическая погрешность имеет несколько составляющих:

- инструментальная – зависящая от погрешностей применяемых средств измерений;

- методическая – происходящая от несовершенства метода измерений;

- субъективная – обусловленная индивидуальными особенностями наблюдателя, производящего измерения.

Случайная погрешностью измерения (прибора) называется – это погрешность, которая при многократном измерении одного и того же значения не остается постоянной.

Например, если измерять какой-то валик одним и тем же прибором в одном и том же сечении, то будут получаться различные значения. Разброс показаний прибора при измерении одной и той же величины объясняется наличием случайной погрешности измерения.

По способу выражения погрешности СИ различаются на абсолютные, относительные, приведенные. Кроме того, погрешности могут быть динамическими и статическими, основными и дополнительными.

Диапазон измерений – это диапазон значений размеров, который может быть измерен данным средством измерений и для которого нормируется допускаемая погрешность средства измерения.

Термин «предел измерений» целесообразно использовать вместо диапазона измерений в том случае, когда меньшее значение диапазона, измерений равно нулю. Так, вместо указания диапазона измерения 0 - 400 мм, можно указать, что предел измерения 400 мм.

Диапазон показаний - это область значений измеряемого размера, которая может быть отсчитана по шкале, или ширина записи, или объем цифрового отсчетного устройства.

Зачастую диапазон показаний больше чем диапазон измерений, однако допускаемая прибором погрешность за пределами диапазона измерений будет, как правило, больше.

Цена деления шкалы - это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Часто говорят, что цена деления - это значение измеряемого размера, соответствующего одному делению шкалы.

Интервал деления шкалы - это расстояние между серединами двух соседних штрихов шкалы.

Если цена деления показывает, чему соответствует перемещение стрелки от одного деления до другого, то интервал делений свидетельствует, на сколько переместилась стрелка, если размер изменился на величину, равную цене деления. Между ценой деления и интервалом деления существует определенная связь, называемая передаточным числом прибора: u= a / c,

где u – передаточное число, a – интервал деления; с – цена деления.

Измерительное усилие - это сила, с которой измерительный прибор воздействует на измеряемую поверхность в направлении линии, по которой производится измерение.

Измерительное усилие необходимо для того, чтобы обеспечить устойчивое замыкание измерительной цепи.

Перепад измерительного усилия – это разность измерительного усилия при двух положениях стрелки (указателя) в пределах диапазона показаний.